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让C#轻松实现读写锁分离－－封装ReaderWriterLockSlim

2013-12-15 21:15 706 查看

ReaderWriterLockSlim 类

表示用于管理资源访问的锁定状态，可实现多线程读取或进行独占式写入访问。

使用 ReaderWriterLockSlim 来保护由多个线程读取但每次只采用一个线程写入的资源。 ReaderWriterLockSlim 允许多个线程均处于读取模式，允许一个线程处于写入模式并独占锁定状态，同时还允许一个具有读取权限的线程处于可升级的读取模式，在此模式下线程无需放弃对资源的读取权限即可升级为写入模式。

注意 ReaderWriterLockSlim 类似于 ReaderWriterLock，只是简化了递归、升级和降级锁定状态的规则。 ReaderWriterLockSlim 可避免多种潜在的死锁情况。此外，ReaderWriterLockSlim 的性能明显优于 ReaderWriterLock。建议在所有新的开发工作中使用 ReaderWriterLockSlim。

以上引用自MSDN

ps:该类在.NET3.5中提供,如需要在2.0中使用请换ReaderWriterLock,用法差不多改了写方法名,MSDN中说ReaderWriterLockSlim性能比较高

主要属性,方法

属性:

IsReadLockHeld 　　获取一个值，该值指示当前线程是否已进入读取模式的锁定状态。
IsWriteLockHeld 　获取一个值，该值指示当前线程是否已进入写入模式的锁定状态。

方法:

EnterReadLock 尝试进入读取模式锁定状态。
ExitReadLock 减少读取模式的递归计数，并在生成的计数为 0（零）时退出读取模式。
EnterWriteLock 尝试进入写入模式锁定状态。
ExitWriteLock 减少写入模式的递归计数，并在生成的计数为 0（零）时退出写入模式。

当然还有其他很多方法,比如EnterUpgradeableReadLock进入可以升级到写入模式的读取模式..

不过我需要封装的对象相对来说较为简单,所以不需要用这些额外的方法和属性,有兴趣的可以自己去研究下

应用

来对比一个老式的lock写法

private object _Lock = new object();

private void Read()
{
lock (_Lock)
{
//具体方法实现
}
}

private void Write()
{
lock (_Lock)
{
//具体方法实现
}
}

读写锁分离

private ReaderWriterLockSlim _LockSlim = new ReaderWriterLockSlim();

private void Read()
{
try
{
_LockSlim.EnterReadLock();
//具体方法实现
}
finally
{
_LockSlim.ExitReadLock();
}
}

private void Write()
{
try
{
_LockSlim.EnterWriteLock();
//具体方法实现
}
finally
{
_LockSlim.ExitWriteLock();
}
}

看上下2种写法:

从性能的角度来说,肯定是读写锁分离更好了,特别是大多数场合(读取操作远远多余写入操作)

从可读性和代码美观度来说,就是上面的lock要简洁的多了,维护起来也更清晰

所以我希望重新封装ReaderWriterLockSlim,当然我第一想到的就是using了,利用using语法糖的特性封装一个新的对象

封装

Code平台: UsingLock

由于是利用的using的语法,所以我直接取名叫UsingLock,简单好记

/// <summary> 假设有这样一个队列系统
/// </summary>
class MyQueue:IEnumerable<string>
{
List<string> _List;
UsingLock<object> _Lock;
public MyQueue(IEnumerable<string> strings)
{
_List = new List<string>(strings);
_Lock = new UsingLock<object>();
}

/// <summary> 获取第一个元素.并且从集合中删除
/// </summary>
public string LootFirst()
{
using (_Lock.Write())
{
if (_List.Count == 0)
{
_Lock.Enabled = false;
return null;
}
var s = _List[0];
_List.RemoveAt(0);
return s;
}
}

public int Count { get { return _List.Count; } }

/// <summary> 枚举当前集合的元素
/// </summary>
public IEnumerator<string> GetEnumerator()
{
using (_Lock.Read())
{
foreach (var item in _List)
{
yield return item;
}
}
}

System.Collections.IEnumerator System.Collections.IEnumerable.GetEnumerator()
{
return GetEnumerator();
}
}

MyQueue
我这里假设了一个队列系统,把最容易出现问题的修改集合和枚举集合2个操作公开出来,方便在多线程中测试效果

以下为测试代码:

static void Main(string[] args)
{
//建立一个字符串集合,总数为1000
List<string> list = new List<string>(1000);
for (int i = 0; i < list.Capacity; i++)
{
list.Add("字符串:" + i);
}

MyQueue mq = new MyQueue(list);
//保存最后一个值,等下用于做比较
string last = list[list.Count - 1];
//开启1000个线程,同时执行LootFirst方法,并打印出结果
for (int i = 0; i < list.Capacity; i++)
{
ThreadPool.QueueUserWorkItem(o =>
{
Console.WriteLine(mq.LootFirst());
});
}
//在主线程中不停调用mq的遍历方法,这样的操作是很容易出现线程争抢资源的,如果没有锁定访问机制,就会出现异常
while (mq.Count > 0)
{
foreach (var item in mq)
{
//如果最后一个值还在,就输出 "还在"
if (item == last)
{
Console.WriteLine("还在");
}
}
}
}

测试结果

Release模式下也是很轻松就跑完了,证明访问的同步控制部分是可以正常工作的